"우주 75% 무한자원 수소"…연료전지가 이끌 탄소중립 미래

머니투데이

김인한 기자

김민진 한국에너지기술연구원 박사가 지난 30일 에너지연 대전 본원에서 개최된 '2022 과학자 소통포럼'에서 연료전지에 대해 발표하고 있다. / 사진=김인한 기자

김민진 한국에너지기술연구원 연료전지연구실 박사는 "수소는 우주의 75%를 차지하며 지구와 물속에 존재하는 무한 에너지원"이라며 "연료전지는 수소를 연료로 사용해 전기와 열에너지를 동시에 생산하고 부산물로 물만 배출하기 때문에 100% 친환경 기술"이라고 밝혔다.

김 박사는 지난 30일 오후 에너지연 대전 본원에서 열린 '2022 과학자 소통포럼'에서 연료전지 파급력을 이같이 강조했다. 수소는 가장 가벼운 원소이고 우주 질량의 약 75%를 차지하는 가장 풍부한 원소다. 수소 연료전지는 이처럼 지구상에 풍부한 수소를 연료로 이용해 전기에너지를 생성하는 발전 장치를 말한다. 일반 화학전지와 달리 효율이 높고 공해 물질을 내뿜지 않는 친환경 에너지원이다.

김 박사는 "인류가 산업혁명 이후 의존해온 화석연료는 그 매장량이 유한하고 사용하는 과정에서 지구 환경을 오염시켜왔다"며 "이제 인류는 고갈의 염려가 없고 환경에 유익한 미래 사회를 준비하고 있으며 이는 바로 수소 사회"라고 말했다.

김 박사는 연료전지가 태양광·풍력과 같은 신재생에너지와 비교해도 효율이 높고 친환경이라고 강조했다. LNG(액화천연가스)와 석탄 등은 연료변환기(리포머)와 발전기(스택)를 거쳐 전력을 생산한다. 하지만 연료전지는 곧바로 스택에서 전력을 생산하고, 배출열도 회수할 수 있는 이점이 있다.

/ 그래픽=윤선정 디자인기자

또 1㎿ 전력을 생산하는 면적은 연료전지가 179㎡에 불과하다. 반면 태양광과 풍력은 각각 1만9800㎡와 3만9600㎡에 달한다. 같은 전력을 생산하는데 필요한 면적이 110배, 220배가 더 많이 든다는 의미다.

김 박사는 "수소 연료전지는 설치 용량 대비 효율이 태양광과 풍력에 비해서도 매우 높다"며 "재생에너지 변동성·간헐성을 보장할 수 있고, 도심이나 협소한 공간 어디든 설치할 수 있다"고 말했다.

에너지연에 따르면 연료전지는 수송용, 발전용, 건물용 등으로 이용되며 전 세계적으로 초기 시장이 열리고 있다. 지난해 기준 세계 연료전지 보급용량은 약 2.3GW(기가와트)를 기록하며 성장세를 나타내고 있다. 수소 승용차·버스·트럭 등에 연료전지가 들어가고 있다.

정부도 수소가 에너지 전환은 물론 산업 육성에 기여할 수 있다고 판단한다. 윤석열정부가 발표한 12대 국가전략기술 분야 중 수소와 이차전지가 포함돼 관련 연구개발(R&D) 지원이 이뤄질 전망이다.

김 박사는 "수소 사회에 대한 국가적 지원에 힘입어 연료전지 산업화가 가속되고 있지만 연료전지 기술은 여전히 성능 향상, 수명 연장, 단가 절감 등 한계를 지니고 있다"며 "이를 극복하기 위해 소재·부품부터 시스템까지 지속적인 R&D에 나서겠다"고 말했다.

한편, 과학자 소통포럼은 매달 국가과학기술인력개발원(KIRD)과 과학문화 기업 사이콘이 '과학기술인 연구성과 교류, 융합연구 촉진'을 목적으로 개최하고 있다.